HINTERGRUNDBACKGROUND
In
vielen elektronischen Anwendungen werden ein oder mehrere Mikrofone
benötigt.
Zum Beispiel wird in Kommunikationsgeräten ein Mikrofon benötigt, um
ein Audiosignal (zum Beispiel Sprache) in ein elektrisches Signal
umzuwandeln, zur Übermittlung
an einen Empfänger.
Ein oder mehrere zusätzliche
Mikrofone können
in dem Kommunikationsgerät
enthalten sein, um eine Rauschunterdrückung von Umgebungsgeräuschen vorzunehmen.In
Many electronic applications use one or more microphones
needed.
For example, in communication devices, a microphone is needed to
an audio signal (for example speech) into an electrical signal
to convert, to transmit
to a receiver.
One or more additional
Microphones can
in the communication device
be included to make a noise reduction of ambient noise.
Mikrofone
auf der Basis mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) haben inzwischen
das Interesse als Kandidaten für
verschiedene Anwendungen auf sich gezogen. Ein Typ eines MEMS-Mikrofons
ist ein Mikrofon auf Kapazitätsbasis.
Ein kapazitives Mikrofon enthält
normalerweise eine feste Platte und eine floatende Platte. Es müssen Schritte
ergriffen werden, um einen Kontakt zwischen den Platten zu vermeiden.
Das kann durch die Verwendung von Abstandshaltern erreicht werden,
die einen Mindestabstand zwischen den Platten aufrechterhalten. Um
eine Rauschunterdrückung
bei kapazitiven Mikrofonen zu erreichen, muss eine ziemlich komplexe Plattenstruktur
hergestellt werden. Es liegt auf der Hand, dass es im Zusammenhang
mit bekannten kapazitiven Mikrofonstrukturen komplizierte Herstellungsschritte
und Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit gibt.Microphones
On the basis of microelectromechanical systems (MEMS) have meanwhile
the interest as a candidate for
various applications attracted. A type of MEMS microphone
is a capacity-based microphone.
Includes a capacitive microphone
usually a solid plate and a floating plate. There have to be steps
be taken to avoid contact between the plates.
This can be achieved through the use of spacers,
maintaining a minimum distance between the plates. Around
a noise reduction
To achieve capacitive microphones requires a rather complex plate structure
getting produced. It is obvious that it is related
with complicated capacitive microphone structures complicated manufacturing steps
and concerns about reliability.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrofonstruktur und
ein elektronisches Gerät bereitzustellen,
die verbesserte Eigenschaften aufweisen. Diese Aufgabe wird durch
die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.Of the
Invention is based on the object, a microphone structure and
to provide an electronic device
which have improved properties. This task is done by
the objects of
independent
claims
solved.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
enthält
ein elektronisches Gerät
ein erstes Mikrofon, das eingerichtet ist, Audiosignale aus einer ersten
Richtung zu empfangen; und ein zweites Mikrofon, das eingerichtet
ist, Audiosignale aus einer zweiten Richtung zu empfangen. Das Gerät enthält außerdem eine
Steuereinheit, die eingerichtet ist, selektiv das zweite Mikrofon
einzustellen, um Umgebungsaudiorauschen zu empfangen oder um eine Audioeingabe
zu empfangen.According to one
exemplary embodiment
contains
an electronic device
a first microphone configured to receive audio signals from a first one
To receive direction; and a second microphone that set up
is to receive audio signals from a second direction. The device also contains a
Control unit that is set up selectively the second microphone
to receive ambient audio or an audio input
to recieve.
Gemäß einer
anderen exemplarischen Ausführungsform
enthält
eine Mikrofonvorrichtung ein erstes Mikrofon, das über einem
Substrat angeordnet ist und eingerichtet ist, Audiosignale aus einer
ersten Richtung zu empfangen. Die Mikrofonvorrichtung enthält außerdem ein
zweites Mikrofon, das über dem
Substrat angeordnet ist und eingerichtet ist, Audiosignale aus einer
zweiten Richtung zu empfangen.According to one
another exemplary embodiment
contains
a microphone device a first microphone, the one above
Substrate is arranged and is set up to receive audio signals from a
to receive first direction. The microphone device also includes a
second microphone that over the
Substrate is arranged and is set up to receive audio signals from a
to receive the second direction.
Gemäß noch einer
anderen exemplarischen Ausführungsform
enthält
eine Mikrofonvorrichtung ein erstes Mikrofon, das ein erstes Film
Bulk Acoustic (FBA) Bauelement aufweist. Das erste Mikrofon ist eingerichtet,
Audiosignale aus einer ersten Richtung zu empfangen. Die Mikrofonvorrichtung
enthält
des Weiteren ein zweites Mikrofon, das ein zweites FBA Bauelement
aufweist. Das zweite Mikrofon ist eingerichtet, Audiosignale aus
einer zweiten Richtung zu empfangen.According to one more
another exemplary embodiment
contains
a microphone device a first microphone, the first film
Bulk Acoustic (FBA) device has. The first microphone is set up,
To receive audio signals from a first direction. The microphone device
contains
Furthermore, a second microphone, the second FBA device
having. The second microphone is set up, audio signals off
to receive a second direction.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die
exemplarischen Ausführungsformen werden
am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Figuren verstanden. Es wird darauf hingewiesen,
dass die verschiedenen Merkmale nicht unbedingt maßstabsgetreu
gezeichnet sind. Das heißt
konkret, dass die Abmessungen beliebig vergrößert oder verkleinert sein
können,
wenn es der besseren Klarheit der Diskussion dient. Sofern zutreffend
und zweckdienlich, bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente.The
exemplary embodiments
best in conjunction with the following detailed description
understood with the accompanying figures. It is pointed out
that the various features are not necessarily to scale
are drawn. This means
specifically, that the dimensions are arbitrarily increased or decreased
can,
if it serves the better clarity of the discussion. Provided that
and appropriate, like reference numerals designate like elements.
1A ist
ein vereinfachtes Blockschaubild einer Architektur einer elektronischen
Vorrichtung gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung. 1A FIG. 10 is a simplified block diagram of an electronic device architecture according to an exemplary embodiment of the invention. FIG.
1B ist
ein vereinfachtes Blockschaubild einer Architektur einer elektronischen
Vorrichtung gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung. 1B FIG. 10 is a simplified block diagram of an electronic device architecture according to an exemplary embodiment of the invention. FIG.
2A ist
eine Draufsicht auf eine Mikrofonvorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung. 2A FIG. 10 is a top view of a microphone device according to an exemplary embodiment of the invention. FIG.
2B ist
eine Draufsicht auf eine Mikrofonvorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung. 2 B FIG. 10 is a top view of a microphone device according to an exemplary embodiment of the invention. FIG.
3 ist
eine Querschnittsansicht der Mikrofonvorrichtung von 2A. 3 is a cross-sectional view of the microphone device of 2A ,
4 ist
eine Querschnittsansicht einer Mikrofonvorrichtung gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung. 4 FIG. 10 is a cross-sectional view of a microphone device according to an exemplary embodiment of the invention. FIG.
BEGRIFFSDEFINITIONDEFINITION OF TERMS
Die
Begriffe "ein" oder "eine(r)" meinen im Sinne
des vorliegenden Textes "genau
ein" oder "mehr als ein".The
Terms "a" or "an" mean in the sense
of the present text "exactly
one "or" more than one ".
Der
Begriff "Mehrzahl" meint im Sinne des vorliegenden
Textes "zwei" oder "mehr als zwei".Of the
The term "plural" means within the meaning of the present
Text "two" or "more than two".
Der
Begriff "Richtung" meint im Sinne des vorliegenden
Textes "aus einer
bestimmten Richtung" (zum
Beispiel entlang einer Achse) oder "von einer Seite eines Mikrofons" (zum Beispiel aus
einer allgemeinen Richtung), oder beides.Of the
Term "direction" means within the meaning of the present
Text "from one
certain direction "(to
Example along an axis) or "from one side of a microphone" (for example
a general direction), or both.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
In
der folgenden detaillierten Beschreibung sind – zum Zweck der Erläuterung
und nicht der Einschränkung – spezifische
Details beschrieben, um ein gründliches
Verständnis
exemplarischer Ausführungsformen
gemäß den hier
dargelegten Lehren zu ermöglichen.
Dem Durchschnittsfachmann, der von der vorliegenden Offenbarung
Nutzen gemacht hat, ist jedoch offensichtlich, dass auch andere
Ausführungsformen
gemäß den hier
dargelegten Lehren, die von den im vorliegenden Text offenbarten
konkreten Details abweichen, innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche bleiben.
Des Weiteren können
Beschreibungen von Hardware, Software, Firmware, Materialien und
Verfahren weggelassen sein, um die Beschreibung der exemplarischen
Ausführungsformen
nicht in den Hintergrund treten zu lassen oder unklar werden zu
lassen. Ungeachtet dessen können
solche Hardware, Software, Firmware, Materialien und Verfahren,
die innerhalb der Kenntnisse des Durchschnittsfachmanns liegen,
gemäß den exemplarischen
Ausführungsformen
verwendet werden. Solche Hardware, Software, Firmware, Materialien
und Verfahren liegen klar innerhalb des Umfangs der hier besprochenen
Lehren.In
The following detailed description is for the purpose of illustration
and not the limitation - specific
Details described to a thorough
understanding
exemplary embodiments
according to the here
to enable lessons learned.
One of ordinary skill in the art, who is aware of the present disclosure
However, it is obvious that others have benefited as well
embodiments
according to the here
teachings that have been disclosed in the present text
specific details remain within the scope of the appended claims.
Furthermore you can
Descriptions of hardware, software, firmware, materials and
Procedure should be omitted to the description of the exemplary
embodiments
not to take a back seat or become unclear
to let. Regardless, you can
such hardware, software, firmware, materials and procedures,
that are within the skill of one of ordinary skill in the art
according to the exemplary
embodiments
be used. Such hardware, software, firmware, materials
and methods are clearly within the scope of those discussed herein
To teach.
1A ist
ein vereinfachtes Blockschaubild einer Architektur einer elektronischen
Vorrichtung 100 gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform. Das
Blockschaubild enthält
nur jene Komponenten, die für
die Beschreibung der im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen
relevant sind. Vor allem sind eine Anzahl von Komponenten, die in
einer elektronischen Vorrichtung implementiert werden würden und
nicht für
die Beschreibung der Ausführungsformen
erforderlich sind, nicht gezeigt oder beschrieben, um die Beschreibung
der Ausführungsformen
nicht in den Hintergrund treten zu lassen. 1A FIG. 10 is a simplified block diagram of an electronic device architecture. FIG 100 according to an exemplary embodiment. The block diagram contains only those components that are relevant to the description of the embodiments described herein. Above all, a number of components that would be implemented in an electronic device and are not required for the description of the embodiments are not shown or described so as not to obscure the description of the embodiments.
Die
elektronische Vorrichtung 100 kann ein handgehaltenes Gerät („hand-held
device") sein, wie zum
Beispiel ein Mobiltelefon, eine Kamera, eine Videokamera, ein persönlicher
digitaler Assistent (PDA), ein Tonaufzeichnungsgerät, ein Laptop-Computer,
ein Schreibtisch-Computer, ein handgehaltener Computer, eine handgehaltene
Fernbedienung oder ein Gerät,
das die Funktionalität
eines oder mehrerer dieser Geräte
aufweist. Es wird darauf hingewiesen, dass die genannten Geräte lediglich
veranschaulichend sind und dass auch andere Geräte eingesetzt werden können. Allgemein
handelt es sich bei der elektronischen Vorrichtung 100 um
ein Gerät, das
von einer Mikrofonstruktur profitiert, die eine Mehrzahl von Mikrofonen
aufweist, wobei mindestens ein Mikrofon optional eingerichtet ist,
in mehr als einem einzigen Modus zu funktionieren. In vielen exemplarischen
Ausführungsformen
ist die elektronische Vorrichtung tragbar. Das ist jedoch nicht
essentiell, sondern optional. Zum Beispiel können viele elektronische Vorrichtungen,
die vergleichsweise klein sind, aber trotzdem nicht unbedingt während des
Transports funktionieren müssen,
von der Mikrofonstruktur der exemplarischen Ausführungsformen profitieren.The electronic device 100 may be a hand-held device, such as a mobile phone, a camera, a video camera, a personal digital assistant (PDA), a sound recorder, a laptop computer, a desktop computer, a hand-held computer , a hand-held remote control or a device that incorporates the functionality of one or more of these devices It should be noted that the devices mentioned are merely illustrative and that other devices may be used, in general the electronic device 100 a device that benefits from a microphone structure having a plurality of microphones, wherein at least one microphone is optionally configured to operate in more than a single mode. In many exemplary embodiments, the electronic device is portable. This is not essential, but optional. For example, many electronic devices that are relatively small, but still do not necessarily need to function during transport, may benefit from the microphone structure of the exemplary embodiments.
Die
Vorrichtung 100 enthält
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, „central processing unit") 101, einen
Speicher 102, eine Steuereinheit (zum Beispiel Eingabe/Ausgabe
(I/O)) 103, ein erstes Mikrofon (Mik) 104 und
ein zweites Mikrofon 105 (Mik). Die CPU 101 kann
ein bekannter Mikroprozessor sein und ist eingerichtet, Daten an
den Speicher 102 auszugeben und von dem Speicher 102 zu
empfangen. Wie im vorliegenden Text noch näher beschrieben wird, gibt
die Steuereinheit 103 Anweisungen an die Mikrofone 104, 105 aus
und empfängt
Rückmeldungen
von den Mikrofonen 104, 105; und empfängt Anweisungen
von der CPU 101 und stellt der CPU 101 Ausgaben
bereit. Wie mit Strichlinienpfeilen gezeigt, sind Verbindungen zwischen
den Mikrofonen 104, 105 und zwischen den Mikrofonen 104, 105 und der
CPU 101 möglich.
Diese Verbindungen können zusätzlich zu
oder anstelle von bestimmten gezeigten Verbindungen vorhanden sein
und können
für eine
Vielzahl von Gründen
verwendet werden. Zum Beispiel kann die Verbindung zwischen den
Mikrofonen 104, 105 dazu dienen, eine analoge
Rauschunterdrückung
wie zum Beispiel eine Differenzsignalunterdrückung über eine (nicht gezeigte) bekannte Schaltung
zu ermöglichen.The device 100 contains a central processing unit (CPU, "central processing unit") 101 , a store 102 , a control unit (for example input / output (I / O)) 103 , a first microphone (Mik) 104 and a second microphone 105 (Mik). The CPU 101 may be a known microprocessor and is set up to store data 102 to spend and from the store 102 to recieve. As will be described in more detail below, gives the control unit 103 Instructions to the microphones 104 . 105 and receives feedback from the microphones 104 . 105 ; and receives instructions from the CPU 101 and puts the CPU 101 Expenditure ready. As shown with dotted arrows, connections are between the microphones 104 . 105 and between the microphones 104 . 105 and the CPU 101 possible. These compounds may be present in addition to or instead of certain compounds shown and may be used for a variety of reasons. For example, the connection between the microphones 104 . 105 serve to enable analog noise suppression such as differential signal suppression via a known circuit (not shown).
In
der exemplarischen Ausführungsform
von 1A sind nur zwei Mikrofone 104, 105 gezeigt. Das
hat lediglich den Grund einer Vereinfachung der Beschreibung, und
es wird darauf hingewiesen, dass auch mehr als zwei Mikrofone (zum
Beispiel eine Anordnung von Mikrofonen) in der Vorrichtung 100 vorhanden
sein können.
Wie dem Durchschnittsfachmann, der von der vorliegenden Offenbarung
profitiert hat, klar ist, können
die verschiedenen Funktionalitäten,
die mittels der beiden Mikrofone 104, 105 bereitgestellt
werden, ohne weiteres auch auf mehr als zwei Mikrofone ausgeweitet
werden.In the exemplary embodiment of 1A are only two microphones 104 . 105 shown. This is for the sole purpose of simplifying the description, and it should be understood that more than two microphones (for example, an array of microphones) are also included in the device 100 can be present. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, who has benefited from the present disclosure, the various functionalities provided by the two microphones 104 . 105 be easily extended to more than two microphones.
In
einer Ausführungsform
kann eines der Mikrofone 104, 105 für eine aktive
Schalleingabe, wie zum Beispiel eine Spracheingabe, verwendet werden,
und das andere Mikrofon kann zur Hintergrundunterdrückung (Umgebungsgeräusche) verwendet werden.
In einer anderen Ausführungsform
können beide
Mikrofone 104, 105 für eine aktive Schalleingabe
verwendet werden, wobei ein Mikrofon Schall aus einer Richtung empfängt und
ein Mikrofon Schall aus einer anderen Richtung empfängt. Somit
können
die Mikrofone 104, 105 der Vorrichtung 100 jeweils
eingerichtet sein, eine Doppelfunktion zu erfüllen: aktive Schalleingabe
und Störschallunterdrückung. Dadurch
verleihen die Mikrofone 104, 105 der Vorrichtung 100 Funktionsvielfalt.In one embodiment, one of the microphones 104 . 105 for an active sound input, such as a voice input, and the other microphone can be used for background suppression (ambient noise). In another embodiment, both microphones 104 . 105 for active sound input, where a microphone receives sound from one direction and a microphone receives sound in another direction. Thus, the microphones 104 . 105 the device 100 each configured to perform a dual function: active sound input and noise reduction. This gives the microphones 104 . 105 the device 100 Functionality.
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Steuereinheit 103 die Steuereinheit (I/O) für die Vorrichtung 100,
die somit auch andere Funktionen der Vorrichtung 100 steuert.
Da die Details der Steuereinheit 103, ihre Anforderungen
und ihre Funktion klar innerhalb der Kenntnisse des Durchschnittsfachmanns
liegen, werden solche Details weggelassen, um die hier dargelegten
Lehren nicht in den Hintergrund treten zu lassen.In the present embodiment, the control unit is 103 the control unit (I / O) for the device 100 , which thus also other functions of the device 100 controls. Because the details of the control unit 103 , their requirements and their function are well within the ordinary skill of the art, such details are omitted so as not to obscure the teachings set forth herein.
In
einer ersten exemplarischen Ausführungsform
ist das Mikrofon 104 für
eine aktive Schalleingabe konfiguriert, und das Mikrofon 105 ist
für eine
Störschallunterdrückung ausgelegt.
Wenn zum Beispiel die Vorrichtung 100 ein Mobiltelefon
ist, so kann das Mikrofon 104 ein Sprachmikrofon sein.
Das Mikrofon 105 kann an einer Seite angeordnet sein, die
dem Mikrofon 104 gegenüberliegt,
um die Umgebungsgeräusche
aufzunehmen, die vorzugsweise über
der Sprache des Benutzers liegen. Die Auswahl dieses Modus kann
eine standardmäßige Voreinstellung („default") sein, wobei die
Steuereinheit 103 Anweisungen an die Mikrofone 104, 105 bereitstellt.
Alternativ kann eine (nicht gezeigte) Benutzereingabe verwendet
werden, um diesen Modus über
die CPU 101 und den Speicher 102 selektiv zu aktivieren.
Bei Auswahl gibt die Steuereinheit 103 die Befehle an die Mikrofone 104, 105 aus,
um diesen Modus zu aktivieren oder einzustellen.In a first exemplary embodiment, the microphone is 104 configured for active sound input, and the microphone 105 is designed for noise suppression. If, for example, the device 100 is a mobile phone, so can the microphone 104 to be a voice microphone. The microphone 105 can be located on one side of the microphone 104 is opposite to record the ambient noise, which are preferably above the language of the user. The selection of this mode may be a default setting ("default"), with the control unit 103 Instructions to the microphones 104 . 105 provides. Alternatively, user input (not shown) may be used to access this mode via the CPU 101 and the memory 102 to activate selectively. Upon selection, the control unit gives 103 the commands to the microphones 104 . 105 to enable or set this mode.
Bei
Aktivierung empfängt
das erste Mikrofon 104 das aktive Audiosignal, während das
zweite Mikrofon 105 die Hintergrundgeräusche empfängt. Die Eingaben zu dem ersten
Mikrofon 104 und dem zweiten Mikrofon 105 werden
in elektrische Signale umgewandelt, die der Steuereinheit 103 und
der CPU 101 zugeführt
werden. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die CPU 101 eingerichtet,
eine algorithmische Störschallunterdrückung auszuführen. Nach
Ausführung
einer Störschallunterdrückung an dem
Signal von dem ersten Mikrofon 104 gibt die CPU 101 das
Signal zur Übermittlung
mittels der Vorrichtung 100 aus.When activated, the first microphone receives 104 the active audio signal while the second microphone 105 the background noise is received. The inputs to the first microphone 104 and the second microphone 105 are converted into electrical signals to the control unit 103 and the CPU 101 be supplied. In an exemplary embodiment, the CPU is 101 configured to perform an algorithmic noise suppression. After performing an interference suppression on the signal from the first microphone 104 gives the CPU 101 the signal for transmission by means of the device 100 out.
In
einer anderen exemplarischen Ausführungsform können die
Rollen der Mikrofone vertauscht sein. Zum Beispiel sind viele Mobiltelefone eingerichtet,
Video, wie zum Beispiel Streaming-Video, aufzuzeichnen. Die Linse
der Kamera kann an einer Rückseite
des Telefons angeordnet sein, wodurch es dem Benutzer möglich ist,
während
der Aufzeichnung das Anzeigefeld zu betrachten. Somit kann ein auf
der Rückseite
des Telefons angeordnetes Mikrofon zur Tonaufzeichnung verwendet
werden, während
die Kamera Bilder aufzeichnet. Das heißt, das zweite Mikrofon 105 kann
zum Empfangen aktiver Audiosignale verwendet werden. Darüber hinaus
kann es von Vorteil sein, eine Störschallunterdrückung von
Umgebungsgeräuschen
vorzunehmen, um das Audiosignal des aufgezeichneten Videos zu verbessern.
In diesem Fall kann das erste Mikrofon 104, das sich an
der Seite befindet, die der Linse (und somit der Aufzeichnungsrichtung)
gegenüberliegt,
dafür verwendet
werden, die Umgebungsgeräusche
für eine
zusätzliche
Störschallunterdrückung zu empfangen.In another exemplary embodiment, the roles of the microphones may be reversed. For example, many mobile phones are set up to record video, such as streaming video. The lens of the camera may be located on a back of the phone, allowing the user to view the display during recording. Thus, a microphone located on the back of the phone can be used for sound recording while the camera is recording images. That is, the second microphone 105 can be used to receive active audio signals. In addition, it may be advantageous to perform noise suppression of ambient noise to enhance the audio of the recorded video. In this case, the first microphone 104 located on the side facing the lens (and thus the recording direction) can be used to receive ambient noise for additional noise suppression.
In
der besprochenen Ausführungsform
gibt die Steuereinheit 103 auf Auswahl eines Videoaufzeichnungsmodus
durch den Benutzer hin Anweisungen an die Mikrofone 104, 105,
mit der Aufzeichnung zu beginnen. Die Steuereinheit 103 empfängt die
umgewandelten Signale von den Mikrofonen 104, 105 und
stellt diese der CPU 101 zur Verarbeitung bereit, wie zuvor
angesprochen.In the discussed embodiment, the control unit outputs 103 Upon selection of a video recording mode by the user, instructions are sent to the microphones 104 . 105 to start recording. The control unit 103 receives the converted signals from the microphones 104 . 105 and put this to the CPU 101 ready for processing, as previously mentioned.
In
noch einer anderen exemplarischen Ausführungsform werden beide Mikrofone 104, 105 zum Empfangen
aktiver Audiosignale verwendet. Weiter bezugnehmend auf die Ausführungsform,
in der die Vorrichtung 100 ein Mobiltelefon ist, kann das
erste Mikrofon 104 das Sprachaktivaudiosignal für eine Telefonübertragung
empfangen, und das zweite Mikrofon 105 kann zum Aufzeichnen
eines Audiosignals verwendet werden, wenn die Videofunktion des
Telefons eingestellt ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann das zweite
Mikrofon 105 eine andere Audioempfangscharakteristik aufweisen
als das erste Mikrofon 104, um den Audiosignalempfang von
Objekten, die sich in einiger Entfernung zu dem Telefon befinden,
oder über
einen breiteren Akzeptanzwinkel, oder beides, zu unterstützen.In yet another exemplary embodiment, both are microphones 104 . 105 used to receive active audio. With further reference to the embodiment in which the device 100 is a mobile phone, the first microphone 104 receive the voice active audio signal for a telephone transmission, and the second microphone 105 can be used to record an audio signal when the video function of the phone is set. In such an embodiment, the second microphone 105 have a different audio reception characteristic than the first microphone 104 to support the audio signal reception of objects some distance away from the phone, or over a wider acceptance angle, or both.
In
der besprochenen Ausführungsform
kann das erste Mikrofon 104 deaktiviert sein, und das zweite
Mikrofon 105 kann aktiviert sein, wenn der Benutzer den
Videoaufzeichnungsmodus wählt.
Wie zuvor stellt die Steuereinheit 103 die Anweisungen
an die Mikrofone 104, 105 bereit, für eine selektive
Aktivierung bzw. Deaktivierung.In the discussed embodiment, the first microphone 104 be disabled, and the second microphone 105 can be activated when the user selects the video recording mode. As before, the control unit 103 the instructions to the microphones 104 . 105 ready for selective activation or deactivation.
1B ist
ein vereinfachtes Blockschaubild einer Architektur einer elektronischen
Vorrichtung 106 gemäß einer
anderen exemplarischen Ausführungsform.
Die Vorrichtung 106 von 1B enthält viele
Komponenten, die in Verbindung mit den Ausführungsformen von 1A beschrieben
wurden. Beschreibungen gemeinsamer Komponenten und ihrer Funktionen
werden nicht wiederholt, um die Beschreibung der nun besprochenen
Ausführungsformen
nicht in den Hintergrund treten zu lassen. Des Weiteren enthält das Blockschaubild
von 1B – wie 1A – nur jene
Komponenten, die für
die Beschreibung der im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen
relevant sind. Vor allem sind eine Anzahl von Komponenten, die in
einer elektronischen Vorrichtung implementiert würden und nicht für die Beschreibung
der Ausführungsformen
erforderlich sind, weder gezeigt noch beschrieben, um die Beschreibung
der Ausführungsformen
nicht in den Hintergrund treten zu lassen. 1B FIG. 10 is a simplified block diagram of an electronic device architecture. FIG 106 according to another exemplary embodiment. The device 106 from 1B contains many components that are used in conjunction with the embodiments of 1A have been described. Descriptions of common components and their functions will not be repeated to obscure the description of the embodiments now discussed. Furthermore, the block diagram of 1B - as 1A - only those components used for the Be description of the embodiments described herein are relevant. Above all, a number of components that would be implemented in an electronic device and are not required for the description of the embodiments are neither shown nor described so as not to obscure the description of the embodiments.
Die
Vorrichtung 106 enthält
ein erstes Mikrofon 104 und ein zweites Mikrofon 105.
Das erste Mikrofon 104 und das zweite Mikrofon 105 sind
mit einer Mikrofon-Steuereinheit 107 verbunden. Die Mikrofon-Steuereinheit 107 ist
eine dedizierte Steuereinheit für
die Mikrofone 104, 105. Wie im vorliegenden Text
beschrieben wird, gibt die Mikrofon-Steuereinheit 107 Anweisungen
an die Mikrofone 104, 105 aus und ist eingerichtet,
Signale von den Mikrofonen 104, 105 zu verarbeiten.
In einer exemplarischen Ausführungsform
ist die Mikrofon-Steuereinheit ein Mikrocontroller, wie zum Beispiel
ein Mikroprozessor mit Harvard-Architektur, und kann ein anwendungsspezifischer
integrierter Schaltkreis (ASIC) sein. Es ist hervorzuheben, dass
der angesprochene Mikroprozessor lediglich veranschaulichend ist
und dass auch andere Mikrocontroller eingesetzt werden können.The device 106 contains a first microphone 104 and a second microphone 105 , The first microphone 104 and the second microphone 105 are with a microphone control unit 107 connected. The microphone control unit 107 is a dedicated control unit for the microphones 104 . 105 , As described herein, the microphone control unit outputs 107 Instructions to the microphones 104 . 105 off and is set up, signals from the microphones 104 . 105 to process. In an exemplary embodiment, the microphone controller is a microcontroller, such as a Harvard-style microprocessor, and may be an application specific integrated circuit (ASIC). It should be emphasized that the addressed microprocessor is merely illustrative and that other microcontrollers may be used.
Wie
in den Ausführungsformen,
die in Verbindung mit 1A beschrieben wurden, sind
die Mikrofone 104, 105 eingerichtet, diverse Funktionen
für die
Vorrichtung 106 zu erbringen. Zum Beispiel kann ein Mikrofon
eingerichtet sein, aktive Audiosignale zu empfangen, während das
andere eingerichtet sein kann, Umgebungsgeräuschsignale zu empfangen. Alternativ
können
beide Mikrofone 104, 105 eingerichtet sein, aktive
Audiosignale zu empfangen. Des Weiteren können mehr als zwei Mikrofone
in der Vorrichtung zum Empfangen aktiver Audiosignale und zum Empfangen
von Umgebungsgeräuschsignalen vorgesehen
sein.As in the embodiments associated with 1A described are the microphones 104 . 105 set up, various functions for the device 106 to provide. For example, one microphone may be configured to receive active audio signals while the other may be configured to receive ambient noise signals. Alternatively, both microphones 104 . 105 be configured to receive active audio signals. Furthermore, more than two microphones may be provided in the device for receiving active audio signals and for receiving ambient noise signals.
Die
Rauschunterdrückungsfunktion
(oder Rauscheliminierungsfunktion) der Vorrichtung 106 kann über Rauschunterdrückungsalgorithmen
der Mikrofon-Steuereinheit 107 beeinflusst werden. Alternativ
könnte
eine analoge Rauschunterdrückung, wie
zum Beispiel eine Differenzsignalunterdrückung, implementiert werden.The noise suppression function (or noise elimination function) of the device 106 can via noise reduction algorithms of the microphone control unit 107 to be influenced. Alternatively, analog noise suppression, such as differential signal rejection, could be implemented.
2A ist
eine Draufsicht auf eine Mikrofonvorrichtung 200 gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform.
Die Mikrofonvorrichtung 200 kann in der Vorrichtung 100 oder
in der Vorrichtung 106 angeordnet sein und das erste und
das zweite Mikrofon 104, 105 bereitstellen. 2A is a plan view of a microphone device 200 according to an exemplary embodiment. The microphone device 200 can in the device 100 or in the device 106 be arranged and the first and the second microphone 104 . 105 provide.
Die
Mikrofonvorrichtung 200 enthält ein erstes Mikrofon 201 und
ein zweites Mikrofon 202. Wie zuvor können mehr als zwei Mikrofone
in der Vorrichtung 200 vorhanden sein. Eine (in 2A nicht
gezeigte) erste untere Elektrode des ersten Mikrofons 201 ist über einem
(in 2A nicht gezeigten) Substrat angeordnet; und eine
(in 2A ebenfalls nicht gezeigte) zweite untere Elektrode
des zweiten Mikrofons 202 ist über dem Substrat angeordnet.
Eine Schicht aus einem piezoelektrischen Material 203 ist über den
ersten Elektroden und dem Substrat angeordnet. Eine erste obere
Elektrode 204 für
das erste Mikrofon 201 ist über der piezoelektrischen Schicht 203 angeordnet.
Eine zweite obere Elektrode 205 für das zweite Mikrofon 202 ist über der
Schicht 203. Schließlich
bilden Kontakte 206, 207 elektrische Verbindungen
zu dem ersten Mikrofon 201, und Kontakte 208, 209 bilden
elektrische Verbindungen zu dem zweiten Mikrofon 202.The microphone device 200 contains a first microphone 201 and a second microphone 202 , As before, more than two microphones in the device 200 to be available. A (in 2A not shown) first lower electrode of the first microphone 201 is about one (in 2A not shown) substrate arranged; and one (in 2A also not shown) second lower electrode of the second microphone 202 is arranged above the substrate. A layer of a piezoelectric material 203 is disposed over the first electrodes and the substrate. A first upper electrode 204 for the first microphone 201 is above the piezoelectric layer 203 arranged. A second upper electrode 205 for the second microphone 202 is above the layer 203 , Finally, contacts form 206 . 207 electrical connections to the first microphone 201 , and contacts 208 . 209 form electrical connections to the second microphone 202 ,
Es
ist anzumerken, dass die Mikrofone 201, 202 sowie
andere im vorliegenden Text beschriebene Mikrofone Film Bulk Acoustic
(FBA) Bauelemente sein können
und mittels Verfahren und Materialien hergestellt werden können, die
sich zur Herstellung von Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) Bauelementen
eignen, die dem Fachmann wohlbekannt sind. Die FBA-Mikrofone der exemplarischen
Ausführungsformen ähneln den
FBAR-Bauelementen,
aber unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Funktion. Insbesondere
werden die Mikrofone der hier besprochenen Ausführungsformen nicht elektrisch
getrieben und haben daher normalerweise keine Resonanz.It should be noted that the microphones 201 . 202 and other microphones described herein may be Film Bulk Acoustic (FBA) devices and can be made by methods and materials suitable for making Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) devices well known to those skilled in the art. The FBA microphones of the exemplary embodiments are similar to the FBAR devices, but differ in function. In particular, the microphones of the embodiments discussed herein are not electrically driven and therefore usually have no resonance.
Alternativ
kann die Architektur der im vorliegenden Text beschriebenen exemplarischen
Ausführungsformen
Mikrofone enthalten, die auf anderen Technologien basieren. Zum
Beispiel können
Mikrofone auf Elektretbasis eingebaut werden, um die Mikrofonvorrichtung 200 zu
realisieren.Alternatively, the architecture of the exemplary embodiments described herein may include microphones based on other technologies. For example, electret-based microphones may be incorporated to the microphone device 200 to realize.
2B ist
eine Draufsicht auf ein erstes Mikrofon 210 und ein zweites
Mikrofon 211 gemäß einer anderen
exemplarischen Ausführungsform.
Die Mikrofone 210, 211 sind im Wesentlichen die
gleichen wie die Mikrofone 201 bzw. 202. Jedoch
sind die Mikrofone 210, 211 separate Vorrichtungen,
die jeweils über
jeweiligen (nicht gezeigten) Substraten ausgebildet sind. Des Weiteren,
und wie im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch deutlicher
wird, können
die Mikrofone 210, 211 einzeln verkapselt bzw. gepackaged
sein. 2 B is a plan view of a first microphone 210 and a second microphone 211 according to another exemplary embodiment. The microphones 210 . 211 are essentially the same as the microphones 201 respectively. 202 , However, the microphones are 210 . 211 separate devices, each formed over respective substrates (not shown). Furthermore, and as will become more apparent in the further course of this description, the microphones 210 . 211 individually encapsulated or packed.
Das
Mikrofon 210 hat eine erste obere Elektrode 212,
die über
einer ersten piezoelektrischen Schicht 213 angeordnet ist.
Wie zuvor ist die piezoelektrische Schicht 213 über dem
Substrat und der (nicht gezeigten) ersten unteren Elektrode des
ersten Mikrofons 210 angeordnet. Kontakte 214, 215 sind mit
der ersten oberen bzw. unteren Elektrode verbunden. Das Mikrofon 211 hat
eine zweite obere Elektrode 216 und eine (in 2B nicht
gezeigte) zweite untere Elektrode. Eine zweite piezoelektrische
Schicht 217 ist über
dem Substrat und der zweiten unteren Elektrode angeordnet. Kontakte 218, 219 sind
mit den zweiten oberen bzw. unteren Elektroden verbunden.The microphone 210 has a first upper electrode 212 that over a first piezoelectric layer 213 is arranged. As before, the piezoelectric layer 213 over the substrate and the first lower electrode (not shown) of the first microphone 210 arranged. contacts 214 . 215 are connected to the first upper and lower electrodes, respectively. The microphone 211 has a second upper electrode 216 and one (in 2 B not shown) second lower electrode. A second piezoelectric layer 217 is disposed above the substrate and the second lower electrode. contacts 218 . 219 are connected to the second upper and lower electrodes, respectively.
Die
einzelnen Mikrofone 211, 212 sind eingerichtet,
als die Mehrzahl von Mikrofonen 104, 105 zu fungieren,
die zuvor beschrieben wurde. Außerdem können mehr
als zwei einzelne Mikrofone gemäß den hier
dargelegten Lehren zum Beispiel in Vorrichtungen 100, 106 und
zum Realisieren verschiedener Funktionen implementiert werden. Des
Weiteren können
die einzelnen Mikrofone 211, 212 eine Struktur haben,
wie sie in Verbindung mit den 3 und 4 beschrieben
wurde, und können
gemäß den in Verbindung
mit den 3 und 4 beschriebenen Verfahren
hergestellt werden.The individual microphones 211 . 212 are set up as the majority of microphones 104 . 105 to function as previously described. In addition, more than two individual microphones may be used in devices, for example, in accordance with the teachings herein 100 . 106 and implemented to implement various functions. Furthermore, the individual microphones 211 . 212 have a structure as related to the 3 and 4 and can be used as described in connection with the 3 and 4 be prepared described methods.
3 ist
eine Querschnittsansicht der Mikrofonvorrichtung 200 von 2A entlang
der Linie 3-3. In den hier beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen
sind eine Mehrzahl von Mikrofonen über einem einzigen Substrat
angeordnet. In anderen Ausführungsformen
kann jedes von einer Mehrzahl von Mikrofonen über einem jeweiligen Substrat angeordnet
werden, wie zum Beispiel in 2B gezeigt.
Obgleich die Ausführungsformen
von 2B hier nicht im Querschnitt gezeigt sind, finden
die Strukturen und Herstellungsabläufe, die in Verbindung mit
den Ausführungsformen
von 3 beschrieben sind, auch auf Ausführungsformen
mit einem einzelnen Mikrofon/einem einzelnen Substrat Anwendung.
Des Weiteren, und wie dem Fachmann klar ist, können nach der Massenfertigung über einem
einzigen Substrat (Wafer) eine Mehrzahl von Mikrofonen, die jeweils über einem
jeweiligen Substrat angeordnet sind, mittels Zersägens oder
sonstigen Vereinzelns des Wafers hergestellt werden. 3 is a cross-sectional view of the microphone device 200 from 2A along the line 3-3. In the exemplary embodiments described herein, a plurality of microphones are disposed over a single substrate. In other embodiments, each of a plurality of microphones may be disposed over a respective substrate, such as in FIG 2 B shown. Although the embodiments of 2 B are not shown in cross-section, the structures and manufacturing processes used in connection with the embodiments of 3 are also applicable to embodiments with a single microphone / a single substrate application. Furthermore, and as will be appreciated by those skilled in the art, after mass production over a single substrate (wafer), a plurality of microphones, each disposed over a respective substrate, may be fabricated by sawing or otherwise dicing the wafer.
Die
Vorrichtung 200 enthält
ein Substrat 301, das eines einer Vielzahl verschiedener
Materialien aufweisen kann. Eine erste untere Elektrode 302 ist über dem
Substrat 301 und teilweise über einem Hohlraum 305 angeordnet,
der ein Ventilationselement 304 enthält. Das Ventilationselement 304 kann als
ein Auslasskanal ausgebildet sein, der dazu dient, Opfermaterial 303 zu
entfernen, das zum Ausbilden des Hohlraums 305 verwendet
werden kann. Wie im vorliegenden Text noch eingehender beschrieben wird,
wird über
das Ventilationselement 304 ein Druckausgleich für den Hohlraum 305 bereitgestellt.The device 200 contains a substrate 301 which may be one of a variety of different materials. A first lower electrode 302 is above the substrate 301 and partly over a cavity 305 arranged, which is a ventilation element 304 contains. The ventilation element 304 may be formed as an outlet channel that serves as a sacrificial material 303 to remove that to form the cavity 305 can be used. As will be described in more detail in the present text, is about the ventilation element 304 a pressure compensation for the cavity 305 provided.
Die
Schicht aus piezoelektrischem Material 203 ist über der
ersten unteren Elektrode 302 angeordnet, und die erste
obere Elektrode 204 ist über der ersten unteren Elektrode 302 angeordnet.
Dementsprechend weist das erste Mikrofon 201 eine FBA-Struktur
auf, welche die erste untere Elektrode 302, die erste obere
Elektrode 204 und den Abschnitt der piezoelektrischen Schicht 203 dazwischen
enthält.The layer of piezoelectric material 203 is above the first lower electrode 302 arranged, and the first upper electrode 204 is above the first lower electrode 302 arranged. Accordingly, the first microphone 201 an FBA structure, which is the first lower electrode 302 , the first upper electrode 204 and the portion of the piezoelectric layer 203 contains in between.
Eine
zweite untere Elektrode 306 ist über einem Hohlraum 307 in
dem Substrat 301 angeordnet. Die piezoelektrische Schicht 203 ist über der
zweiten unteren Elektrode 306 angeordnet, und die zweite obere
Elektrode 205 ist über
der piezoelektrischen Schicht angeordnet. Somit weist das zweite
Mikrofon 202 eine FBA-Struktur auf, welche die zweite untere Elektrode 306,
die zweite obere Elektrode 205 und den Abschnitt des piezoelektrischen
Materials 203 dazwischen enthält.A second lower electrode 306 is over a cavity 307 in the substrate 301 arranged. The piezoelectric layer 203 is above the second lower electrode 306 arranged, and the second upper electrode 205 is disposed over the piezoelectric layer. Thus, the second microphone 202 an FBA structure, which is the second lower electrode 306 , the second upper electrode 205 and the portion of the piezoelectric material 203 contains in between.
Es
ist hervorzuheben, dass eine Vielzahl verschiedener Herstellungsabläufe in Betracht
kommt, um die Mikrofone der exemplarischen Ausführungsformen zu realisieren.
Zum Beispiel können
die unteren Elektroden unabhängig
voneinander oder simultan hergestellt werden; die piezoelektrische
Schicht kann über
den unteren Elektroden unabhängig
voneinander oder simultan angeordnet werden; und die oberen Elektroden
können
unabhängig
voneinander oder simultan hergestellt werden. Des Weiteren können optional
(nicht gezeigte) Passivierungsschichten eingearbeitet werden.It
It should be emphasized that a variety of different manufacturing processes are considered
comes to realize the microphones of the exemplary embodiments.
For example, you can
the lower electrodes independent
be prepared from each other or simultaneously; the piezoelectric
Layer can over
independent of the lower electrodes
be arranged from each other or simultaneously; and the upper electrodes
can
independently
be prepared from each other or simultaneously. Furthermore, optional
(not shown) passivation layers are incorporated.
Ohne
akustische Isolation sind das erste und das zweite Mikrofon 201, 202 eingerichtet,
in Reaktion auf Audiosignale aus beiden Richtungen 308, 309 zu
vibrieren. Insbesondere führt
das Entfernen eines Abschnitts des Substrats 301 zum Ausbilden der Hohlräume 305, 307 zu
einem Schwingen der Membranen der Mikrofone 201, 202 durch
Audiosignale aus den Richtungen 308, 309.Without acoustic isolation are the first and the second microphone 201 . 202 set up, in response to audio signals from both directions 308 . 309 to vibrate. In particular, the removal of a portion of the substrate 301 results in the formation of the cavities 305 . 307 to a swinging of the membranes of the microphones 201 . 202 by audio signals from the directions 308 . 309 ,
Falls
gewünscht
können
die Mikrofone 201, 202 unidirektional sein. Gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
kann mittels Anordnens einer Entkopplungsstruktur über dem
ersten Mikrofon 201 oder dem zweiten Mikrofon 202,
oder über
beiden, vermieden werden, dass Audiosignale aus einer bestimmten
Richtung die Membranen von mindestens einem der Mikrofone 201, 202 in
Schwingung versetzen. In einer Ausführungsform stellt eine erste Isolationsstruktur 310 eine
akustische Isolation bereit und ist über dem ersten Mikrofon 201 angeordnet; und
eine zweite Isolationsstruktur 311 stellt eine akustische
Isolation bereit und ist über
dem zweiten Mikrofon 202 angeordnet. Die Isolationsstruktur 310 isoliert
im Wesentlichen das erste Mikrofon 201 von Audiosignalen
aus der Richtung 309; und die Isolationsstruktur 311 isoliert
im Wesentlichen das zweite Mikrofon 202 von Audiosignalen
aus der Richtung 308. Somit ist in der exemplarischen Ausführungsform,
die in 3 gezeigt ist, die Mikrofonvorrichtung 200 eingerichtet,
Audiosignale aus der Richtung 308 über das erste Mikrofon 201 zu
empfangen und Audiosignale aus der Richtung 309 über das
zweite Mikrofon 202 zu empfangen.If desired, the microphones 201 . 202 be unidirectional. According to an exemplary embodiment, by disposing a decoupling structure over the first microphone 201 or the second microphone 202 or, over both, audio signals from a particular direction are avoided from the membranes of at least one of the microphones 201 . 202 vibrate. In one embodiment, a first isolation structure 310 An acoustic isolation is ready and is above the first microphone 201 arranged; and a second isolation structure 311 provides acoustic isolation and is above the second microphone 202 arranged. The isolation structure 310 essentially isolates the first microphone 201 of audio signals from the direction 309 ; and the isolation structure 311 essentially isolates the second microphone 202 of audio signals from the direction 308 , Thus, in the exemplary embodiment shown in FIG 3 is shown, the microphone device 200 set up, audio signals from the direction 308 over the first microphone 201 to receive and audio signals from the direction 309 over the second microphone 202 to recieve.
Die
Isolationsstrukturen 310, 311 können Mikrokappenstrukturen
sein, wie sie dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Die Mikrokappenstruktur
ist eine bekannte Struktur und ist zum Beispiel in den US-Patenten US 6,265,246 ; US 6,376,280 ; US 6,777,267 , alle von Ruby et al.;
und US-Patent US 6,777,263 von
Gan et al. beschrieben. Die Offenbarungen dieser Patente werden
ausdrücklich
mittels Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen. Es ist
hervorzuheben, dass die Verwendung einer Mikrokappenstruktur zum
Bereitstellen einer direktionalen akustischen Isolation lediglich veranschaulichend
ist und dass auch andere Strukturen eingesetzt werden können. Zum
Beispiel können die
Entkopplungsstrukturen 310, 311 gemäß der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/540,412 mit
dem Titel "PROTECTIVE
STRUCTURES AND METHODS OF FABRICATING PROTECTIVE STRUCTURES OVER
WAFERS" von Frank
S. Geefay et al. hergestellt werden. Diese Anmeldung, eingereicht
am 28. September 2006, ist gemeinsam übertragen und wird ausdrücklich mittels
Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen.The isolation structures 310 . 311 may be microcapsule structures as known to those of ordinary skill in the art. The microcapsule structure is a known structure and is described, for example, in US patents US 6,265,246 ; US 6,376,280 ; US 6,777,267 all by Ruby et al .; and U.S. Patent US 6,777,263 by Gan et al. described. The disclosures of these patents are expressly incorporated herein by reference. It should be emphasized that the use of a microcaps structure to provide directional acoustic isolation is merely illustrative, and that other structures may be used. For example, the decoupling structures 310 . 311 according to the U.S. Patent Application Serial No. 11 / 540,412 entitled "PROTECTIVE STRUCTURES AND METHODS OF FABRICATING PROTECTIVE STRUCTURES OVER WAFERS" by Frank S. Geefay et al. getting produced. This application, filed on Sep. 28, 2006, is commonly assigned and expressly incorporated herein by reference.
Des
Weiteren kann zum Bereitstellen eines Druckausgleichs ein Ventilationselement
(zum Beispiel eine Entlüftung) 312 in
der zweiten Entkopplungsstruktur 311 ausgebildet werden.
Alternativ kann ein (nicht gezeigtes) Ventilationselement ähnlich dem
Ventilationselement 304 bereitgestellt werden.Furthermore, to provide a pressure equalization a ventilation element (for example a vent) 312 in the second decoupling structure 311 be formed. Alternatively, a ventilation element (not shown) may be similar to the ventilation element 304 to be provided.
In
bestimmten Ausführungsformen
kann es von Vorteil sein, wenn das Substrat 301 ein Halbleitersubstrat
ist. Das ermöglicht
die Verwendung bekannter Fertigungsverfahren und gestattet ebenso die
Herstellung von Schaltkreisen und elektronischen Komponenten aus
dem Substrat 301 oder über
dem Substrat 301 oder beides. Dementsprechend kann das
Substrat Silizium, SiGe oder ein III–V Halbleiter wie zum Beispiel
GaAs sein. Es sind aber auch andere Materialien möglich, einschließlich beispielsweise Glas,
Aluminiumoxid und andere halbleitende, leitfähige und nicht-leitfähige Substratmaterialien.In certain embodiments, it may be advantageous if the substrate 301 a semiconductor substrate. This allows the use of known manufacturing techniques and also allows the fabrication of circuits and electronic components from the substrate 301 or above the substrate 301 or both. Accordingly, the substrate may be silicon, SiGe or a III-V semiconductor such as GaAs. However, other materials are possible including, for example, glass, alumina, and other semiconductive, conductive, and nonconductive substrate materials.
Es
versteht sich, dass die Herstellung der Vorrichtung 200 die
Verwendung bekannter Verarbeitungsabläufe gestattet, um die verschiedenen Strukturelemente
auszubilden. Die Verfahren und Materialien, die sich zur Herstellung
der Vorrichtung 200 eignen, sind dem Fachmann auf dem Gebiet
der Verarbeitung sehr hoch integrierter Schaltkreise (VLSI-Schaltkreise)
allgemein bekannt; und andere sind dem Fachmann auf dem Gebiet der
MEMS bekannt. Da viele der angesprochenen Verarbeitungsabläufe zum
Ausbilden der Strukturelemente bekannt sind, wird auf die Einzelheiten
verzichtet, um die hier dargelegten Lehren nicht in den Hintergrund
treten zu lassen. Es ist anzumerken, dass auch andere Verfahren
oder Materialien oder beides, die innerhalb der Kenntnisse des Durchschnittsfachmanns
liegen, möglich
sind. Darüber
hinaus ist anzumerken, dass die beschriebenen Verfahren auf die
Massen-(Wafer)Produktion anwendbar sind. Dementsprechend können die
Mikrofonvorrichtungen mehr als zwei Mikrofone aufweisen, und es
sind eine Mehrzahl von Mikrofonen auf einem einzelnen Substrat möglich. Diese
Wafer können
nach Bedarf vereinzelt werden, um eine Vorrichtung mit mehreren
Mikrofonen bereitzustellen.It is understood that the manufacture of the device 200 allows the use of known processing procedures to form the various structural elements. The methods and materials used to manufacture the device 200 are well known to those skilled in the art of very large scale integrated circuit (VLSI) processing; and others are known to those skilled in the art of MEMS. Since many of the discussed processing schemes for forming the features are known, the details are omitted so as not to obscure the teachings set forth herein. It should be noted that other methods or materials, or both, which are within the skill of one of ordinary skill in the art, are possible. In addition, it should be noted that the described methods are applicable to mass (wafer) production. Accordingly, the microphone devices may include more than two microphones, and a plurality of microphones may be provided on a single substrate. These wafers may be singulated as needed to provide a multi-microphone device.
Die
Herstellung des Ventilationselements 304 kann in der Weise
erfolgen, dass eine Opferschicht 303 in einem Hohlraum
ausgebildet wird, der aus dem Substrat 301 herausgeätzt wurde.
Die Schicht 303 kann Phosphorsilikatglas (PSG) sein. Ein
Polierschritt, wie zum Beispiel chemisch-mechanisches Polieren (CMP), kann verwendet
werden, um eine bündige
Oberfläche
der Opferschicht 303 mit dem Substrat 301 herzustellen,
wie gezeigt. Die Komponenten des ersten Mikrofons 201 können dann über der
Schicht 303 ausgebildet werden, wobei das Ventilationselement 304 zu
dem Zweck ausgebildet wird, das Freisetzen bzw. Entfernen der Opferschicht 303 zu
unterstützen
und zum Ventilieren zu fungieren, wie oben angemerkt.The production of the ventilation element 304 can be done in the way that a sacrificial layer 303 is formed in a cavity extending from the substrate 301 was etched out. The layer 303 may be phosphosilicate glass (PSG). A polishing step, such as chemical mechanical polishing (CMP), may be used to form a flush surface of the sacrificial layer 303 with the substrate 301 to produce as shown. The components of the first microphone 201 can then over the layer 303 be formed, wherein the ventilation element 304 for the purpose of releasing or removing the sacrificial layer 303 to assist and to ventilate, as noted above.
Die
Opferschicht 303 kann als ein Ätzstopp in einer Trockenätzfolge
oder einer Nassätzfolge
eingesetzt werden, um den Hohlraum 305 auszubilden. Zum
Beispiel kann der Hohlraum 305 mittels eines tiefen reaktiven
Ionenätz-Verfahrens
(DRIE-Verfahren), wie zum Beispiel dem bekannten Bosch-Verfahren,
ausgebildet werden, das eine Ätzung
mit einem vergleichsweise großen
Aspektverhältnis
erbringt. Nachdem das Ätzen
des Hohlraums vollendet ist, wird die Schicht 303 mittels
bekannter Verfahren durch das Ventilationselement 304 und
durch den Hohlraum 305 entfernt.The sacrificial layer 303 can be used as an etch stop in a dry etch sequence or wet etch sequence to clean the cavity 305 train. For example, the cavity 305 by a deep reactive ion etching (DRIE) method, such as the known Bosch method, which provides etching with a comparatively high aspect ratio. After the etching of the cavity is completed, the layer becomes 303 by known methods through the ventilation element 304 and through the cavity 305 away.
Viele
Details der angesprochenen Verarbeitungsabfolge finden sich im US-Patent US 6,384,697 mit dem
Titel "Cavity Spanning
Bottom Electrode of Substrate Mounted Bulk Wave Acoustic Resonator" von Ruby et al.,
das an den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Die Offenbarung
dieses Patents wird ausdrücklich
mittels Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen.Many details of the mentioned processing sequence can be found in US Pat. No. 6,384,697 entitled "Cavity Spanning Bottom Electrode of Substrate Mounted Bulk Wave Acoustic Resonator" by Ruby et al., assigned to the assignee of the present invention. The disclosure of this patent is expressly incorporated herein by reference.
Der
Hohlraum 307 kann unter Verwendung eines bekannten Ätzprozesses
ausgebildet werden. Insbesondere kann ein Trockenätzen (zum
Beispiel DRIE) verwendet werden. Alternativ kann ein Nassätzen mit
einer ausreichenden Ätzselektivität verwendet
werden. In einer anderen Ausführungsform kann
eine Opferschicht (zum Beispiel PSG, nicht gezeigt) unter der zweiten
unteren Elektrode 306 angeordnet werden. Darauf folgt das Ätzen des
Hohlraums 307, und die Opferschicht wird gleichzeitig mit der
Schicht 303 entfernt. Auch diese Verfahren sind dem Fachmann
bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.The cavity 307 can be formed using a known etching process. In particular, dry etching (for example DRIE) can be used. Alternatively, wet etching with sufficient etch selectivity may be used. In another embodiment, a sacrificial layer (eg, PSG, not shown) may be under the second lower electrode 306 to be ordered. This is followed by the etching of the cavity 307 , and the sacrificial layer becomes simultaneously with the layer 303 away. These methods are also known in the art and will not be described here.
Wie
zuvor angemerkt, sind die Ventilationselemente 304, 312 nützlich beim
Bereitstellen eines Druckausgleichs. Wie dem Durchschnittsfachmann bekannt
ist, sind die Hohlräume 305, 307 vorgesehen,
dass die Membranen der Mikrofone 201, 202 in Reaktion
auf mechanische Vibrationen (Schallwellen) vibrieren können. Wenn
sich der Umgebungsdruck ändert
und der Druck in den Hohlräumen
unverändert
bleibt, so kann der Frequenzgang der Mikrofone 201, 202 beeinträchtigt werden.
Wenn darüber
hinaus der Druck zu schnell auf den Umgebungsdruck ausgeglichen
wird, so kann der Frequenzgang der Mikrofone 201, 202 am
unteren (Frequenz-)Ende beeinträchtigt
werden. Insofern ist ein vergleichsweise langsamer Druckausgleich
auf den Umgebungsdruck wünschenswert
und unterstützt
einen gewünschten
Frequenzgang bzw. Frequenzresponse. Insbesondere fungieren die Ventilationselemente 304, 312 als
Ablasslöcher,
die es ermöglichen,
dass der Druckausgleich vergleichsweise langsam vonstatten geht.
Wie dem Fachmann einleuchtet, wird die Größe der Öffnung der Ventilationselemente 304, 312 so
gewählt,
dass ein zweckmäßiger mechanischer
Frequenzabfall für
die Mikrofone für
den speziellen Anwendungszweck der Mikrofone ermöglicht wird.As noted previously, the ventilation elements are 304 . 312 useful when providing pressure equalization. As known to those of ordinary skill in the art, the cavities are 305 . 307 provided that the membranes of the microphones 201 . 202 vibrate in response to mechanical vibrations (sound waves). If the ambient pressure changes and the pressure in the cavities remains unchanged, then the frequency response of the microphones may be 201 . 202 be affected. In addition, if the pressure is compensated too quickly to the ambient pressure, so can the frequency response of the microphones 201 . 202 be affected at the lower (frequency) end. In this respect, a comparatively slow pressure equalization to the ambient pressure is desirable and supports a desired frequency response or frequency response. In particular, the ventilation elements function 304 . 312 as drain holes that allow the pressure equalization to be relatively slow. As one skilled in the art will appreciate, the size of the opening of the ventilation elements 304 . 312 chosen so that a suitable mechanical frequency drop for the microphones for the specific application of the microphones is made possible.
Die
Verwendung von Halbleitern für
das Substrat 301 erleichtert auch die Integration der Vorrichtung 200 in
Unterstützungsschaltungen
oder nichtzugehörige
Schaltungen, oder beides. Unter anderem sind die Schaltungen und
Komponenten, die für
eine gemeinsame Anordnung auf dem Substrat 301 in Betracht
gezogen werden, die Komponenten, die zur Signalverarbeitung, einschließlich der
Rauschunterdrückung,
benötigt
werden. Das heißt,
es können
viele Komponenten, die in Verbindung mit den 1A und 1B beschrieben
wurden und die zur Signalverarbeitung benötigt werden, aus dem Substrat 301 hergestellt
werden. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform die Mikrofon-Steuereinheit 107 ein
ASIC. Gemäß den hier
dargelegten Lehren kann der ASIC aus dem Substrat 301 hergestellt
werden, wodurch eine Einzel-"Chip"-Mikrofonvorrichtung
bereitgestellt wird, die eine Mehrzahl von Mikrofonen, eine Steuerung
der Mikrofone 201, 202 und eine Signalverarbeitungsfähigkeit
enthält,
wie es zum Beispiel in Verbindung mit den 1A und 1B beschrieben
wurde. Eine solche Vorrichtung kann mittels bekannter Verfahren
weiter verkapselt oder gepackaged werden, um eine Mikrofonvorrichtung
mit Signalverarbeitungsfähigkeit
in einem einzelnen Gehäuse
oder Package bereitzustellen.The use of semiconductors for the substrate 301 also facilitates the integration of the device 200 in support circuits or unrelated circuits, or both. Among other things, the circuits and components are for a common arrangement on the substrate 301 which components are needed for signal processing, including noise suppression. That means there are many components that can be used in conjunction with the 1A and 1B described and needed for signal processing, from the substrate 301 getting produced. For example, in one embodiment, the microphone control unit 107 an ASIC. According to the teachings set forth herein, the ASIC may be removed from the substrate 301 to provide a single "chip" microphone device comprising a plurality of microphones, a control of the microphones 201 . 202 and a signal processing capability as described, for example, in connection with the 1A and 1B has been described. Such a device may be further encapsulated or packaged by known methods to provide a microphone device with signal processing capability in a single housing or package.
Alternativ
kann die Mikrofonvorrichtung 200 in dem Substrat 301 instanziiert
werden, und die Signalverarbeitungsschaltungen (und optional weitere Schaltungen)
können
in einem (nicht gezeigten) zweiten Substrat instanziiert werden.
Diese beiden Chips können
dann mittels bekannter Verfahren verkapselt oder gepackaged werden.
Somit kann die Funktionalität
der Komponenten, die in Verbindung mit den Ausführungsformen der 1A und 1B beschrieben
wurden, in einem einzigen Gehäuse
untergebracht werden.Alternatively, the microphone device 200 in the substrate 301 may be instantiated, and the signal processing circuits (and optionally other circuits) may be instantiated in a second substrate (not shown). These two chips can then be encapsulated or packaged by known methods. Thus, the functionality of the components used in connection with the embodiments of the 1A and 1B described are housed in a single housing.
4 ist
eine Querschnittsansicht einer Mikrofonvorrichtung 400 gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform.
Die Mikrofonvorrichtung 400 hat gemeinsame Merkmale mit
der Mikrofonvorrichtung 200, die in Verbindung mit den
exemplarischen Ausführungsformen
zuvor beschrieben wurde. Des Weiteren kann die Mikrofonvorrichtung 400 in
den elektronischen Vorrichtungen 100, 106 implementiert werden.
Viele gemeinsame Details werden weggelassen, um die Beschreibung
der hier besprochenen Ausführungsform
nicht in den Hintergrund treten zu lassen. 4 is a cross-sectional view of a microphone device 400 according to an exemplary embodiment. The microphone device 400 has common features with the microphone device 200 described above in connection with the exemplary embodiments. Furthermore, the microphone device 400 in the electronic devices 100 . 106 be implemented. Many common details are omitted so as not to obscure the description of the embodiment discussed herein.
Die
Mikrofonvorrichtung 400 enthält ein Gehäuse (oder Package) 401,
das um ein erstes Mikrofon 402 und ein zweites Mikrofon 403 herum
angeordnet ist. In einer exemplarischen Ausführungsform kann das Gehäuse 401 ein
Polymermaterial (zum Beispiel ein Kunststoffmaterial) sein, das
sich zur Verwendung bei der Verkapselung von Halbleiterchips eignet.
In einer anderen exemplarischen Ausführungsform kann das Gehäuse 401 ein
Mikrokappengehäuse
gemäß den oben
zitierten Patenten sein.The microphone device 400 contains a housing (or package) 401 That's about a first microphone 402 and a second microphone 403 is arranged around. In an exemplary embodiment, the housing 401 a polymeric material (for example, a plastic material) that is suitable for use in encapsulating semiconductor chips. In another exemplary embodiment, the housing may 401 a microcapsular housing according to the above-cited patents.
Das
erste Mikrofon 402 und das zweite Mikrofon 403 weisen
jeweils FBA-Strukturen auf, die wie gezeigt über dem Substrat 404 angeordnet
sind. Alternativ kann jedes Mikrofon 402, 403 über einem jeweiligen
Substrat angeordnet sein. Insofern kann ein einzelnes (nicht gezeigtes)
Gehäuse über jedem Substrat
der einzelnen Mikrofone 402, 403 angeordnet sein.
Die einzelnen Gehäuse
für jedes
der Mikrofone 402, 403 können Polymergehäuse oder
Mikrokappengehäuse
sein, wie in Verbindung mit dem Gehäuse 401 besprochen.
Alternativ kann ein einziges Gehäuse
(zum Beispiel ein in geeigneter Weise modifiziertes Gehäuse 401)
für beide
Mikrofone 402, 403 bereitgestellt werden.The first microphone 402 and the second microphone 403 each have FBA structures that overlay the substrate as shown 404 are arranged. Alternatively, any microphone 402 . 403 be arranged above a respective substrate. As such, a single housing (not shown) may overlay each substrate of the individual microphones 402 . 403 be arranged. The individual housings for each of the microphones 402 . 403 may be polymeric housing or microcaps housing, as in connection with the housing 401 discussed. Alternatively, a single housing (for example, a suitably modified housing 401 ) for both microphones 402 . 403 to be provided.
Hohlräume 405 und 406 sind
in dem Substrat 403 und unter jeweiligen FBA-Strukturen
der Mikrofone 402, 403 angeordnet. Außerdem können (nicht gezeigte)
Ventilationselemente vorgesehen sein, um einen zweckmäßigen Druckausgleich
zu unterstützen.
In den hier besprochenen Ausführungsformen können die
Ventilationselemente zum Beispiel ähnlich dem Ventilationselement 304 sein
und werden mittels ähnlicher
Verfahren hergestellt.cavities 405 and 406 are in the substrate 403 and under respective FBA structures of the microphones 402 . 403 arranged. In addition, (not shown) ventilation elements may be provided to assist a convenient pressure equalization. For example, in the embodiments discussed herein, the ventilation elements may be similar to the ventilation element 304 and are produced by similar methods.
In
der hier besprochenen exemplarischen Ausführungsform sind das erste und
das zweite Mikrofon 402, 403 im Wesentlichen identisch,
was die Herstellung vereinfacht. Jedoch können die Mikrofone 402, 403 auch
mit einem oder beiden der ersten und zweiten Mikrofone 201, 202,
die zuvor beschrieben wurden, im Wesentlichen identisch sein. Darum sind
die Mikrofone 402, 403 ohne direktionale (oder gerichtete)
akustische Isolation beide eingerichtet, Audiosignale aus mehr als
einer Richtung zu empfangen. Es versteht sich, dass es in bestimmten
Anwendungen nützlich
ist, eine direktionale (oder gerichtete) Isolation für eines
oder beide der Mikrofone 402, 403 vorzusehen.In the example discussed here Embodiment are the first and the second microphone 402 . 403 essentially identical, which simplifies the manufacture. However, the microphones can 402 . 403 also with one or both of the first and second microphones 201 . 202 that were previously described to be essentially identical. That's why the microphones are 402 . 403 without directional (or directional) acoustic isolation, both are designed to receive audio signals from more than one direction. It is understood that in certain applications it is useful to have directional (or directional) isolation for one or both of the microphones 402 . 403 provided.
In
der hier beschriebenen Ausführungsform ermöglicht das
Gehäuse 401 selektiv
direktionalen Empfang mittels entsprechender Entkopplung oder Isolation
des ersten und des zweiten Mikrofons 402, 403.
Das erste Mikrofon 402 ist eingerichtet, Audiosignale von
einer ersten Seite oder aus einer ersten Richtung 407 zu
empfangen, und ist im Wesentlichen von Audiosignalen entkoppelt
oder isoliert, die von einer zweiten Seite oder aus einer zweiten
Richtung 408 ausgehen. Im Gegensatz dazu ist das zweite
Mikrofon 403 eingerichtet, Audiosignale von der zweiten
Seite oder aus der zweiten Richtung 408 zu empfangen, und
ist im Wesentlichen von Audiosignalen entkoppelt, die aus der ersten
Richtung 407 ausgehen.In the embodiment described here, the housing allows 401 selectively directional reception by means of appropriate decoupling or isolation of the first and the second microphone 402 . 403 , The first microphone 402 is set up, audio signals from a first page or from a first direction 407 is essentially decoupled or isolated from audio signals from a second page or from a second direction 408 out. In contrast, the second microphone is 403 set up, audio signals from the second side or from the second direction 408 to receive, and is essentially decoupled from audio signals coming from the first direction 407 out.
Eine
Entkopplung des ersten Mikrofons 402 von Audiosignalen
aus der zweiten Richtung 408 wird mittels einer ersten
Wand 409 des Gehäuses 401 bewerkstelligt;
und der Empfang von Audiosignalen aus der ersten Richtung 407 mittels
des ersten Mikrofons 402 wird durch eine Öffnung 410 in
dem Gehäuse 401 unterstützt. Gleichermaßen wird
eine Entkopplung des zweiten Mikrofons 403 von Audiosignalen aus
der ersten Richtung 407 mittels einer zweiten Wand 411 des
Gehäuses 401 bewerkstelligt;
und der Empfang von Audiosignalen aus der zweiten Richtung 408 mittels
des zweiten Mikrofons 403 wird mittels einer Öffnung 412 in
dem Gehäuse 401 unterstützt.A decoupling of the first microphone 402 of audio signals from the second direction 408 is by means of a first wall 409 of the housing 401 accomplished; and the reception of audio signals from the first direction 407 by means of the first microphone 402 is through an opening 410 in the case 401 supported. Similarly, a decoupling of the second microphone 403 of audio signals from the first direction 407 by means of a second wall 411 of the housing 401 accomplished; and the reception of audio signals from the second direction 408 by means of the second microphone 403 is by means of an opening 412 in the case 401 supported.
Wie
in Verbindung mit den Ausführungsformen
der 2 und 3 beschrieben,
kann das Substrat, das für
die Mikrofonvorrichtung benutzt wird, dafür verwendet werden, andere
Schaltungen, wie zum Beispiel Signalverarbeitungsschaltungen, bereitzustellen.
Insofern wird eine verkapselte Mikrofonvorrichtung mit integrierten
Signalverarbeitungsschaltungen durch die in 4 gezeigte
exemplarische Ausführungsform
möglich.
Des Weiteren kann die Mikrofonvorrichtung 400 das Substrat 404 umfassen,
und ein (nicht gezeigtes) anderes Substrat kann die Signalverarbeitungsschaltungen
aufweisen. Diese Substrate können
dann in dem Gehäuse
oder Package 401 angeordnet werden, und somit können eine
Mikrofonvorrichtung und Signalverarbeitungsschaltungen in einer
Verkapselung (gepackaged) bereitgestellt werden.As in connection with the embodiments of 2 and 3 described, the substrate used for the microphone device can be used to provide other circuits, such as signal processing circuits. In this respect, an encapsulated microphone device with integrated signal processing circuits by the in 4 shown exemplary embodiment possible. Furthermore, the microphone device 400 the substrate 404 and another substrate (not shown) may comprise the signal processing circuits. These substrates may then be in the housing or package 401 can be arranged, and thus a microphone device and signal processing circuits in a packaged be provided.
Das
erste und das zweite Mikrofon 402, 403 können ebenfalls
mittels einer Sperre oder Barriere 413 voneinander entkoppelt
oder isoliert sein. Die Sperre 413 kann aus dem Material
gebildet sein, das für
das Gehäuse 401 verwendet
wird, obgleich auch andere Materialien verwendet werden können. Die Sperre 413 vermeidet
zweckmäßigerweise,
dass akustische Energie zwischen den Mikrofonen 402, 403 übertragen
wird. Eine zusätzliche
Entkopplung kann dadurch realisiert werden, dass ein Spalt oder eine
Unterbrechung (nicht gezeigt) in einer piezoelektrischen Schicht 414 angeordnet
wird.The first and the second microphone 402 . 403 can also by means of a barrier or barrier 413 be decoupled or isolated from each other. The barrier 413 may be formed from the material that is used for the housing 401 although other materials may be used. The barrier 413 expediently avoids that acoustic energy between the microphones 402 . 403 is transmitted. Additional decoupling may be realized by having a gap or interruption (not shown) in a piezoelectric layer 414 is arranged.
In
Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen werden piezoelektrische
Mikrofone und Verfahren zur Herstellung der Mikrofone beschrieben.
Dem Durchschnittsfachmann leuchtet ein, dass viele Variationen,
die mit den hier besprochenen Lehren im Einklang stehen, möglich sind
und innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche liegen. Diese und weitere
Variationen würden
dem Durchschnittsfachmann nach dem Studium der Beschreibung, der
Zeichnungen und der Ansprüche
des vorliegenden Textes einfallen. Die Erfindung darf darum auf
keine andere Weise eingeschränkt
werden als durch den Geist und Geltungsbereich der angehängten Ansprüche.In
Connection with exemplary embodiments will be piezoelectric
Microphones and method for producing the microphones described.
One of ordinary skill in the art will appreciate that many variations,
that are consistent with the teachings discussed here are possible
and within the scope of the appended claims. These and more
Variations would
the average expert after studying the description, the
Drawings and claims
of the present text. The invention may therefore be up
no other way restricted
are considered by the spirit and scope of the appended claims.